Chương 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
3.2 Trang thiết bị và vật liệu thí nghiệm
3.2.1 Trang thiết bị a) Máy thí nghiệm
Máy thí nghiệm sử dụng trong công trình này là máy xung tia lửa điện EDM EPRESS của Đài Loan.
Máy xung EDM Dung dịch điện môi
Vật liệu
Chế độ công nghệ
Đo chiều sâu lớp tôi cứng
Mô hình hóa số liệu thí nghiệm
Tối ưu hóa thông số công nghệ Chi tiết gia
công Điện cực
Vật liệu
Biên dạng
Đo mòn điện cực Đo khe hở giữa
bề mặt chi tiết và điện cực Đo độ nhám
bề mặt
Hình 3.2 Máy xung EDM EXPRESS của Đài Loan Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của máy xung EDM EXPRESS 503
TT Tên thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị
1 Hành trình XYZ mm
350(+50) 200(+50) 150(+100)
2 Cường độ phóng điện lớn nhất A 15
3 Hệ thống bơm dung dịch điện môi Có
4 Vỏ bao che máy có
5 Kích thước máy (kích thước chung) dài x rộng x cao
mm
1200 1000 1800
6 Kích thước phôi tối đa theo X mm 400
7 Kích thước phôi tối đa theo Y mm 300
8 Kích thước phôi tối đa theo Z mm 100
9 Tải trọng phôi tối đa Kg 150
b) Thiết bị đo
- Thiết bị đo độ nhám: Sử dụng thiết bị đo độ nhám SURFTEST SJ-210 của Nhật bản với các thông số kỹ thuật như bảng 3.2.
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị đo SURFTEST SJ-210
TT Đặc tính Thông số
1 Điều kiện làm việc
Trục X 5,6 mm
Trục Z 360 m
Sai số 0,02 m
2 Tốc độ đo 0,25mm/s
3 Lực tối đa 400mN
4 Chuẩn làm việc JIS’82, JIS’94, JIS’01,
ISO’ 97, ANSI, VDA
5 Chuẩn đo Ra, Rz
6 Kích thước WxDxH 52,1x65,8x160
7 Khối lượng 500g
Hình 3.3 Thiết bị đo SURFTEST SJ-210 của Nhật bản
- Thiết bị đo mòn: Sử dụng cân phân tích MW-P Series độ chính xác 1/1000
Hình 3.4 Cân phân tích MW-P Series Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của cân phân tích MW-P Series
TT Đặc tính Thông số
1 Tải trọng 150 x 0,005 g
2 Đơn vị đo g, ct, lb, oz, GN, ozt, dwt, tl, T
3 Kích thước 200x250x80 mm3
4 Trọng lượng tối đa 1,1 kg
5 Chức năng Cân, đếm, tính phần trăm
- Thiết bị đo kích thước: Sử dụng Panme TESA CAPA μ SYSTEM IP54
Hình 3.5 Panme TESA CAPA μ SYSTEM IP54
Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật TESA CAPA μ SYSTEM IP54
Mã IP54 Đơn vị
Khoảng đo lớn nhất 30 mm
Sai số 0,001 mm
3.2.2. Vật liệu
a) Vật liệu chi tiết
Trong công trình nghiên cứu này sử dụng vật liệu gia công là thép C45 và SKD11.
Đối với điện cực gia công bằng nhôm, sử dụng vật liệu chi tiết là thép C45 bởi thép C45 có đặc điểm mềm, dễ gia công thuận lợi cho quá trình khảo sát, thành phần vật liệu như sau:
Bảng 3.5 Thành phần của thép C45
Thép C (%) Si (%) Mn (%) Cr (%) Ni (%) Tạp chất khác (%)
C45 0,45 0,40-0,80 0,70 0,40 0,40 0,05-0,15
Đối với điện cực đồng đỏ và điện cực đồng đỏ mạ crom, sử dụng vật liệu chi tiết gia công là thép SKD11, thép SKD11 dùng làm khuôn, sử dụng nhiều phương pháp xung tia lửa điện, thành phần hóa học như bảng 3.5.
Bảng 3.6 Thành phần của thép SKD11
Thép C (%) Si (%) Mn (%) Cr (%) Mo (%) V (%)
SKD11 1,5 0,25 0,45 12,0 1,0 0,35
Hình 3.6 Hình dạng của mẫu thí nghiệm
Các mẫu thí nghiệm SKD11 và C45 được chế tạo như hình 3.5 với mục đích thoát phoi và hạn chế tối đa ảnh hưởng của phoi đến quá trình gia công.
b) Vật liệu điện cực
- Điện cực đồng đỏ: Đồng đỏ là một loại vật liệu thường được dùng làm điện cực khi gia công xung tia lửa điện (EDM). Tuy nhiên, loại vật liệu này có giá thành cao và khó gia công. Với đồng đỏ, do tính dẻo cao nên khi gia công tạo hình điện cực dễ bị gãy dao và năng suất gia công thấp (thường tốc độ cắt dưới 150m/phút, tốc độ dịch dao dưới 1.000mm/phút). Trong công trình này, sử dụng điện cực đồng đỏ với đường kính là ϕ9,98 ÷ 9,99 mm.
Bảng 3.7 Thành phần đồng đỏ
Đồng Cu (%) P (%) Tạp chất
C12200 99,90 0,015 – 0,040 -
- Điện cực đồng đỏ mạ crom: Mạ crom để tạo ra một lớp phủ giúp tăng khả năng chống ăn mòn cho điện cực. Chọn phương pháp mạ crom cứng, bản chất ở đây là một quá trình điện phân sử dụng chất điện phân axit cromic làm điện cực dương với sự chuyển động của một dòng điện một chiều qua các anot chì, từ đó tạo một lớp mạ trên bề mặt điện cực.
- Điện cực nhôm: Nhôm hợp kim 6061 là một loại vật liệu dễ gia công, có năng suất gia công rất cao với tốc độ cắt trên 200m/phút, lượng dịch dao có thể đạt 2.500mm/phút, giá thành rẻ chỉ bằng 25÷30% của đồng đỏ và bằng 10÷12% của graphite [39,55,57]. Vật liệu sử dụng làm điện cực là hợp kim nhôm 6061 được chế tạo thành hình trụ có đường kính là 10,21÷10,28mm.
Bảng 3.8 Thành phần của hợp kim nhôm 6061
Hợp kim nhôm
Al Mg Si Fe Mn Zn Cu Cr Ti Tạp chất
khác
6061 99,8 0,8÷1,2 0,40÷0,80 0,30 0,10 0,25 0,50÷0,30 0,50÷0,30 0,15 0,05÷0,15